DE10003007A1 - Earth contact - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges wie elektrischer, dieselelektrischer oder dieselhydraulischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse, umfassend zumindest ein in Richtung der Radachse druckbeaufschlagtes Kontaktelement wie Kohlebürste (14), das bzw. die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden insbesondere aus Kohlenstoffmaterial bestehenden oder dieses enthaltenden Kontaktfläche (10) anliegt, wobei das zumindest eine Kontaktelement über ein flächiges Element (30) in Richtung der Kontaktfläche druckbeaufschlagt ist. Um mit konstruktiv einfachen Maßnahmen und gewichtsmäßig leichter Bauart sicherzustellen, dass die Kontaktelemente im hinreichenden Umfang auf der Kontaktfläche anliegen, wird vorgeschlagen, dass das flächige Element eine in einer Halterung (20) angeordnete elastische Lage (30) aus Elastomermaterial ist.The invention relates to a ground contact for the transmission of currents between stationary vehicle parts of a rail vehicle, such as an electric, diesel-electric or diesel-hydraulic locomotive or driving and traveling vehicle, and its rotating wheel axle, comprising at least one contact element, such as carbon brush (14), which is pressurized in the direction of the wheel axle. that is in contact with a contact surface (10) that directly or indirectly extends from the wheel axle and in particular consists of or contains carbon material, the at least one contact element being pressurized via a flat element (30) in the direction of the contact surface. In order to ensure with structurally simple measures and a lightweight construction that the contact elements lie on the contact surface to a sufficient extent, it is proposed that the flat element is an elastic layer (30) made of elastomer material arranged in a holder (20).
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Erdungskontakt zur Übertragung von Strömen zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges wie elektrischer, dieselelektrischer oder dieselhydraulischer Lokomotive oder Trieb- und Reisefahrzeug und dessen drehender Radachse umfassend zumindest ein in Richtung der Radachse druckbeaufschlagtes Kon taktelement wie Kohlebürste, das bzw. die an einer mittelbar oder unmittelbar von der Radachse ausgehenden insbesondere aus Kohlenstoffmaterial bestehenden oder dieses enthaltenden Kontaktfläche anliegt, wobei das zumindest eine Kontaktelement über ein flächiges Element in Richtung der Kontaktfläche druckbeaufschlagt ist.The invention relates to a ground contact for the transmission of currents between fixed vehicle parts of a rail vehicle such as electric, diesel-electric or diesel-hydraulic locomotive or traction and travel vehicle and its rotating one Wheel axis comprising at least one Kon pressurized in the direction of the wheel axis clock element like carbon brush, the one or the one directly or indirectly from the Outgoing wheel axis in particular made of carbon material or this contains contact surface, wherein the at least one contact element via a flat element is pressurized in the direction of the contact surface.
Arbeits- und/oder Signalströme von Schienen-Fahrzeugen können über Achswellen und Achs räder zur Fahrschiene und damit zur Energiequelle zurückgeführt werden. Die Übertragung von den feststehenden Fahrzeugteilen auf die drehenden Achsen erfolgt dabei mit speziellen Strombrücken, die üblicherweise als Rückstrom-/Erdungskontakt bezeichnet werden.Working and / or signal streams from rail vehicles can via axle shafts and axles wheels are returned to the rail and thus to the energy source. The transfer from the fixed vehicle parts to the rotating axles with special ones Current bridges, commonly referred to as reverse current / ground contacts.
Die Wälzläger der Achsen können im Nutzstrom- oder Störstromkreis liegen. Um sie gegen Stromdurchgang und somit gegen Zerstörung zu schützen, muß der Rückstrom-/Erdungskon takt eine niederohmige Brücke bilden. Bei einer über das Lager anstehenden Spannung ab zum Beispiel 0,5-1 V (Fritt-Spannung) beginnt der Stromfluß durch das Lager. Verbunden mit einer sprunghaft ansteigenden Strommenge sinkt der Wert der Übergangsspannung an schließend auf ca. 0,5 V ab.The roller bearings of the axes can be in the useful current or interference current circuit. To counter them To protect current continuity and thus against destruction, the reverse current / earthing con form a low-resistance bridge. If there is a voltage across the bearing for example 0.5-1 V (Fritt voltage) the current flow through the bearing begins. Connected with a sudden increase in the amount of current, the value of the transition voltage drops finally to approx. 0.5 V.
Rückstrom-/Signalstrom-/Erdungskontakte sollen bei allen Betriebssituationen des Fahrzeuges eine gute und sichere elektrische Verbindung zwischen dem Rückstromanschluß am Fahrzeug und der Radachse auf einem definierten Stromweg herstellen. Ferner muß insbesondere bei einer Signalübertragung sichergestellt sein, daß ein konstanter Übergangswiderstand vorliegt.Reverse current / signal current / grounding contacts should be used in all operating situations of the vehicle a good and safe electrical connection between the reverse current connection on the vehicle and the wheel axle on a defined current path. Furthermore, in particular a signal transmission can be ensured that there is a constant contact resistance.
Bei einem aus der DE-OS 19 53 043 bekannten Erdungskontakt ist in einem von einer Achse eines elektrischen Schienenfahrzeuges ausgehenden Gehäuse eine Kohlebürste federvor gespannt nicht drehbar gelagert, die gegenüber einer sich drehenden Kontaktscheibe abge stützt ist. Dabei kann die Kohlebürste entweder mittels einer Druckfeder gegen eine Kon taktplatte oder diese mittels einer Zugfeder gegen die Kohlebürste gedrückt werden. Bei der Verwendung einer Druckfeder kann diese gegebenenfalls von einer Scheibe ausgehen, die unmittelbar mit der Achse verbunden ist.In a grounding contact known from DE-OS 19 53 043 is in one of an axis of an electric rail vehicle housing a carbon brush spring tensioned not rotatably mounted, the abge against a rotating contact disc is supported. The carbon brush can either by means of a compression spring against a con clock plate or these are pressed against the carbon brush by means of a tension spring. In the Using a compression spring, this can possibly start from a disc is directly connected to the axis.
Aus der DD 81 136 ist ein nicht als Erdungskontakt bestimmter Putzklotz bekannt, der mittels eines Hydraulik- oder Pneumatikzylinders an die Lauffläche des Rades eines Schie nenfahrzeuges drückbar ist.From DD 81 136 a cleaning block not known as a ground contact is known by means of a hydraulic or pneumatic cylinder to the tread of the wheel of a shoot is pushable.
Aus der CH 176 524 ist ein elektrisches Schienenfahrzeug mit gummigefedertem Triebrad bekannt. Dabei wird der Arbeitsstrom über eine Kohlebürste abgeleitet, die derart auf eine Radbandage gepresst wird, dass die Kohlebürste gleichzeitig als Reinigungsklotz für die Lauffläche der Radbandage wirkt.CH 176 524 is an electric rail vehicle with rubber-sprung driving wheel known. The working current is derived via a carbon brush, which is based on a Wheel bandage is pressed that the carbon brush at the same time as a cleaning block for the Tread of the wheel bandage works.
Ein weiterer Erdungskontakt ist in der EP 0 582 888 A1 beschrieben. Dabei besteht die Kontaktfläche, an der sich die Kohlebürste abstützt, aus Kohlenstoffmaterial oder enthält dieses. Hierdurch ergibt sich u. a. der Vorteil einer Verschleißminderung gegenüber den sonstigen Erdungskontakten. Another grounding contact is described in EP 0 582 888 A1. There is the Contact surface on which the carbon brush is supported, made of carbon material or contains this. This results in u. a. the advantage of a wear reduction over the other earth contacts.
Der EP 0 805 089 A2 ist ein gattungsgemäßer Erdungskontakt zu entnehmen. Dabei wird das Kontaktelement mittels einer mit einem Fluid oder flüssigen Material gefüllten Einrichtung beaufschlagt. Kontaktflächenseitig ist das Fluid von einer Membran begrenzt, wodurch der Vorteil gegeben ist, dass die druckbeaufschlagende Einrichtung auf das bzw. die Kontakt elemente wie Kohlebürsten auch bei vorhandenen Abnutzungsunterschieden flächig derart anliegt, dass die Kontaktelemente ihrerseits im erforderlichen Umfang und flächig an der Kontaktfläche anliegen. Bei der diesbezüglichen Konstruktion ist sicherzustellen, dass das Fluid bzw. fließfähige Material derart eingekapselt ist, dass die erforderliche Druckbeauf schlagung erfolgt.A generic grounding contact can be found in EP 0 805 089 A2. It will Contact element by means of a device filled with a fluid or liquid material acted upon. On the contact surface side, the fluid is delimited by a membrane, as a result of which The advantage is that the pressurizing device on the contact or contacts elements such as carbon brushes even with existing wear differences is present that the contact elements in turn to the required extent and area on the Contact surface. When designing this, make sure that Fluid or flowable material is encapsulated in such a way that the required pressure is exerted hitting takes place.
Der vorliegenden Erfindung liegt das Problem zugrunde, einen Erdungskontakt der eingangs genannten Art so weiterzubilden, dass mit konstruktiv einfachen Maßnahmen und gewichts mäßig leichter Bauart sichergestellt werden kann, dass die Kontaktelemente im hinreichenden Umfang auf der Kontaktfläche anliegen, wobei insbesondere die nach dem Stand der Technik notwendigen Abdichtungen vermieden werden sollen.The present invention is based on the problem of an earth contact at the beginning mentioned type in such a way that with structurally simple measures and weight moderately light design can be ensured that the contact elements in sufficient Extent lie on the contact surface, in particular those according to the prior art necessary seals should be avoided.
Erfindungsgemäß wird das Problem im Wesentlichen dadurch gelöst, dass das flächige Element eine in einer Halterung angeordnete elastische Lage aus Elastomermaterial ist. Dabei spannt das flächige Element eine Ebene auf, die parallel oder in etwa parallel zur Kontakt fläche selbst verläuft. Bei dem Elastomermaterial kann es sich zum Beispiel um Moosgummi handeln.According to the invention, the problem is essentially solved in that the flat Element is an elastic layer made of elastomer material arranged in a holder. there the flat element spans a plane that is parallel or approximately parallel to the contact area runs itself. The elastomer material can be, for example, foam rubber act.
Insbesondere weist das flächige Element die Form eines Scheibenelementes auf, das das bzw. die Kontaktelemente vollständig oder nahezu vollständig abdeckt.In particular, the flat element has the shape of a disc element which completely or almost completely covers the contact elements.
Die Halterung für das flächige Element selbst ist eine topfförmig ausgebildete Druckplatte, dessen umlaufender das flächige Element randseitig umschließender Rand Aussparungen aufweist.The holder for the flat element itself is a pot-shaped pressure plate, the circumferential edge of the flat element surrounding the flat element having.
Insbesondere ist vorgesehen, dass die Druckplatte im Schnitt eine H-Geometrie aufweist, wobei sich die Druckplatte aus einer einen Hohlzylinder bildenden Umfangswandung und eine beabstandet zu deren Stirnwänden verlaufende Zwischenwand besteht, die Abstützung der elastischen Lage ist. Auf der gegenüberliegenden Seite können in bekannter Weise Feder element einwirken, um die Druckplatte mit der elastischen Lage zusammen mit den Kontakt elementen auf die Kontaktfläche im erforderlichen Umfang kraftzubeaufschlagen.In particular, it is provided that the pressure plate has an H geometry in section, wherein the pressure plate from a peripheral wall forming a hollow cylinder and there is an intermediate wall spaced apart from the end walls thereof, the support the elastic position. On the opposite side can spring in a known manner act on the pressure plate with the elastic layer together with the contact to force elements onto the contact surface to the required extent.
Auch wenn die elastische Lage vorzugsweise ein Scheibenelement ist, kann diese gegebenen falls aus Segmenten, vorzugsweise in Form von Kreissektoren zusammengesetzt sein.Even if the elastic layer is preferably a disc element, this can be given if composed of segments, preferably in the form of circular sectors.
Die elastische Lage selbst sollte eine Härte von vorzugsweise 20-60 Shore A, insbesondere zwischen 40 und 50 Shore A aufweisen. Als weitere bevorzugte Materialeigenschaften der elastischen Zwischenlage sind die Temperaturbeständigkeit, die sich zwischen -45° und +250° C erstreckt, Wasserfestigkeit, Resistenz gegen Öle, Fette und Lacke, Alterungsbeständigkeit und elektrisch nicht leitend zu nennen. Das E-Modul beträgt in etwa 40 N/mm2. Als beson ders geeignetes Material ist Silikon zu nennen, das gebenenfalls getempert ist.The elastic layer itself should have a hardness of preferably 20-60 Shore A, in particular between 40 and 50 Shore A. Further preferred material properties of the elastic intermediate layer are the temperature resistance, which extends between -45 ° and + 250 ° C, water resistance, resistance to oils, greases and lacquers, aging resistance and electrically non-conductive. The modulus of elasticity is approximately 40 N / mm 2 . Silicone, which is tempered if necessary, should be mentioned as a particularly suitable material.
Dadurch, dass die Halterung mit der elastischen Zwischenlage relativ leicht ausgebildet sein kann, ohne dass Einbußen in Bezug auf die Funktionsfähigkeit in Kauf genommen werden müssen, ergibt sich eine überaus schnelle Reaktion zum Beispiel auf Schieflagen eines Fahr zeuges, so dass die gewünschte Erdung stets sichergestellt ist.Characterized in that the holder with the elastic intermediate layer can be made relatively light can be accepted without sacrificing functionality there is an extremely quick reaction, for example, to a vehicle's misalignment Stuff so that the desired grounding is always ensured.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen - für sich und/oder in Kombination -, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines der Zeichnung zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispiels.Further details, advantages and features of the invention result not only from the Claims, the features to be extracted from these - individually and / or in combination -, but also from the following description of one of the drawings preferred embodiment.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Abschnitt eines Erdungskontaktes, Fig. 1 shows a cross section through a section of a grounding contact,
Fig. 2 eine Explosionsdarstellung einer Halterung mit elastischer Lage, Fig. 2 is an exploded view of a holder with an elastic layer,
Fig. 3 eine Draufsicht der Halterung gemäß Fig. 2 und Fig. 3 is a plan view of the bracket of FIG. 2 and
Fig. 4 einen Querschnitt der Halterung gemäß Fig. 2 und 3. Fig. 4 is a cross-section of the holder according to Fig. 2 and 3.
In den Figuren sind Elemente eines Rückstrom-/Signal-/Erdungskontaktes dargestellt, mittels dessen Ströme zwischen feststehenden Fahrzeugteilen eines Schienen-Fahrzeuges und dessen drehender Achse übertragen werden sollen. Hierzu geht mittelbar oder unmittelbar von einer nicht dargestellten Drehachse eine vorzugsweise aus Kohlenstoffmaterial bestehende oder dieses enthaltende Kontaktscheibe 10 aus, an der ein in einer von einem feststehenden Fahrzeugteil ausgehenden Halterung 12 gelagertes Kontaktelement 14 anliegt, das aus mehreren Kohlebürsten bestehen kann, die von der Kontaktscheibe aus betrachtet eine Kreissektorform aufweisen und untereinander über Fixier- oder Trennstege beabstandet sein können. Insoweit wird jedoch auf bekannte Konstruktionen verwiesen. Auch wird aus Gründen der Einfachheit nachstehend an Stelle von Kontaktelement von Kohlebürste gespro chen.The figures show elements of a reverse current / signal / grounding contact, by means of which currents are to be transmitted between stationary vehicle parts of a rail vehicle and its rotating axis. For this purpose, a contact disk 10 , preferably made of carbon material or containing it, starts directly or indirectly from an axis of rotation, not shown, against which a contact element 14 , which can be composed of a plurality of carbon brushes and which rests on the contact disk, rests in a holder 12 originating from a stationary vehicle part viewed from have a circular sector shape and can be spaced from one another via fixing or separating webs. In this respect, however, reference is made to known constructions. Also for reasons of simplicity below instead of contact element of carbon brush spoke.
Wie der Schnittdarstellung gemäß Fig. 1 zu entnehmen ist, geht von jeder Kohlebürste 14 ein Stromseil wie Bürstenlitze 16 aus, das bzw. die elektrisch leitend in einem als Kontaktring zu bezeichnenden Hohlzylinder 18 fixiert sind, der gleichzeitig die Funktion einer Lagerbuch se ausüben kann. Der Kontaktring 18 kann sodann in einem Gehäuse befestigt sein, welches mit dem feststehenden Fahrzeugteil verbunden wird. Sonstige übliche Befestigungen bzw. Konstruktionen sind gleichfalls denkbar.As can be seen from the sectional view according to FIG. 1, each carbon brush 14 starts with a current cable such as brush wire 16 , which is or are fixed in an electrically conductive manner in a hollow cylinder 18 to be referred to as a contact ring, which can simultaneously perform the function of a bearing bush. The contact ring 18 can then be fastened in a housing which is connected to the stationary vehicle part. Other usual fastenings or constructions are also conceivable.
Um sicherzustellen, dass die Kohlebürsten 14 im erforderlichen Umfang und flächig auf der Kontaktscheibe 10 aufliegen, ist folgende Konstruktion gewählt. Innerhalb der Lagerbuchse 18 ist eine Halterung 20 vorgesehen, die entsprechend der Darstellung gemäß Fig. 4 aus einer einen Hohlzylinder bildende Außenwandung 22 und einer parallel und beabstandet zu den Stirnränder 24, 26 der Wandung 22 verlaufenden Zwischenwandung 28 besteht, die Ab stützung für eine elastische Lage 30 insbesondere in Form einer Silikon-Gummiplatte ist, die unmittelbar auf der kontaktflächenabgewandten Seite der Kohlebürsten 14 aufliegt. Auf die Zwischenwandung 28, und zwar auf die der elastischen Lage 30 gegenüberliegenden Fläche 32, wirkt ein Federelement 34, um die Halterung 20 in Richtung der Kohlebürsten 14 kraftzubeaufschlagen. Da zwischen der Zwischenwandung 28 und der Kohlebürste 14 die elastische Lage 30 verläuft, ist sichergestellt, dass die von der Feder 34 oder einem gleich wirkenden Element übertragene Kraft gleichmäßig verteilt auf die Kohlebürsten 14 mit der Folge übertragen wird, dass diese flächig auf der Kontaktscheibe 10 aufliegen.In order to ensure that the carbon brushes 14 rest on the contact disk 10 to the required extent and flatly, the following construction is selected. Within the bearing bush 18 , a holder 20 is provided, which, as shown in FIG. 4, consists of an outer wall 22 forming a hollow cylinder and a partition 28 extending parallel and spaced apart from the end edges 24 , 26 of the wall 22 , the support for an elastic Layer 30 is in particular in the form of a silicone rubber plate, which rests directly on the side of the carbon brushes 14 facing away from the contact surface. A spring element 34 acts on the intermediate wall 28 , specifically on the surface 32 opposite the elastic layer 30 , in order to apply force to the holder 20 in the direction of the carbon brushes 14 . Since the elastic layer 30 runs between the intermediate wall 28 and the carbon brush 14 , it is ensured that the force transmitted by the spring 34 or an element having the same effect is transmitted to the carbon brushes 14 in an evenly distributed manner, with the result that the latter is flat on the contact disk 10 lie on.
Die Konstruktion der Halterung 20 ist auch insbesondere der Fig. 2 zu entnehmen. Man erkennt die Halterung 20, die einer topfförmigen Halteplatte gleichkommt, wobei in den zwischen der Außenwandung 24 und der Zwischenwandung 28 verlaufenden Bereich die elastische Zwischenplatte 30 einbringbar ist. Der die elastische Lage 30 peripher umgebende Rand 34 der Wandung 24 weist vorzugsweise gleichmäßig am Umfang verteilt Aussparungen 36 auf, die zur Durchführung der Stromseile 16 dienen.The construction of the holder 20 can also be seen in particular in FIG. 2. One can see the holder 20 , which is equivalent to a pot-shaped holding plate, the elastic intermediate plate 30 being insertable into the area running between the outer wall 24 and the intermediate wall 28 . The edge 34 of the wall 24 which surrounds the elastic layer 30 peripherally preferably has cutouts 36 which are distributed uniformly around the circumference and are used for the passage of the current cables 16 .
Die elastische Zwischenlage selbst, die insbesondere aus Silikonmaterial, gegebenenfalls
getempertes Silikonmaterial besteht, sollte insbesondere eine Härte zwischen 30 und 50 Shore
A aufweisen. Ferner sind als bevorzugte Materialeigenschaften anzugeben:
Temperaturbeständigkeit: -45° bis +250°C;
Chemische Beständigkeit: wasserfest,
resistent gegen alle handelsüblichen Öle, Fette und Lacke,
nicht elektrisch leitend,
alterungsbeständig, besonders bei Wärme;
Materialeigenschaften: Härte vorzugsweise 20-60 Shore A, insbesondere zwischen 40
und 50 Shore A,
E-Modul in etwa 40 N/mm2.The elastic intermediate layer itself, which consists in particular of silicone material, optionally tempered silicone material, should in particular have a hardness between 30 and 50 Shore A. The following should also be mentioned as preferred material properties:
Temperature resistance: -45 ° to + 250 ° C;
Chemical resistance: waterproof, resistant to all commercially available oils, greases and varnishes, not electrically conductive, resistant to aging, especially when exposed to heat;
Material properties: Hardness preferably 20-60 Shore A, in particular between 40 and 50 Shore A, modulus of elasticity in about 40 N / mm 2 .
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